本實(shí)用新型涉及無線充電領(lǐng)域，特別是涉及一種用于無線電能傳輸?shù)囊苿?dòng)式智能充電裝置。

背景技術(shù)：

非接觸式供電利用磁場(chǎng)耦合實(shí)現(xiàn)“無線供電”，即采用原副邊完全分離的非接觸式變壓器，通過高頻磁場(chǎng)的耦合傳輸電能，使得在能量傳遞過程中原邊(供電側(cè))和副邊(用電側(cè))無物理連接。與傳統(tǒng)的接觸式供電相比，非接觸供電使用方便安全、不易漏電，無火花及觸電危險(xiǎn)，無積塵和接觸損耗，無機(jī)械磨損和相應(yīng)的維護(hù)問題，可適應(yīng)多種惡劣天氣和環(huán)境，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)供電，具有良好的應(yīng)用前景，目前已被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車充電技術(shù)中。

在現(xiàn)有技術(shù)中，電動(dòng)汽車上安裝有副邊線圈，無線充電系統(tǒng)的停車位上安裝有原邊線圈。當(dāng)電動(dòng)汽車?？吭谕＼囄簧项A(yù)設(shè)的充電位置時(shí)，原邊線圈和副邊線圈組成松耦合變壓器，原邊線圈發(fā)射的高頻磁場(chǎng)能夠通過電磁感應(yīng)或者電磁振動(dòng)的方式被副邊線圈接收，進(jìn)而被副邊線圈轉(zhuǎn)換為電能，從而實(shí)現(xiàn)電能的無線傳輸，達(dá)到為電動(dòng)汽車進(jìn)行無線充電的目的。

但是，考慮到汽車的通過性，汽車的底盤高度決定了無線充電的非接觸式變壓器的原、副邊線圈之間的距離一般會(huì)在100mm-250mm，而松耦合變壓器的兩個(gè)線圈之間的距離對(duì)松耦合變壓器的傳輸能力和傳輸效率都有很大的影響，傳輸距離越大，傳輸能力越弱，傳輸效率越低。

針對(duì)上述問題，現(xiàn)有的解決方法一般是通過增大線圈的體積或增加繞制線圈所用的鐵氧體的數(shù)量來保證傳輸?shù)哪芰托?。然而通過這種方法實(shí)現(xiàn)高傳輸效率和高傳輸能力，會(huì)增大整個(gè)松耦合變壓器的體積和重量。該方案既增加了設(shè)備成本，不利于無線充電的推廣和應(yīng)用，又增加了電動(dòng)汽車的整備質(zhì)量，不利于整車的輕量化。因此，如何提供一種用于無線電能傳輸?shù)闹悄艹潆娧b置，保證傳輸能力和傳輸效率的同時(shí)，又不會(huì)增加電動(dòng)汽車的整備質(zhì)量，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種用于無線電能傳輸?shù)闹悄艹潆娧b置，所述裝置能夠保證傳輸能力和傳輸效率的同時(shí)，又不會(huì)增加電動(dòng)汽車的整備質(zhì)量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了如下方案：

一種用于無線電能傳輸?shù)闹悄艹潆娧b置，用于給移動(dòng)的受電裝置充電，所述移動(dòng)式智能充電裝置包括：松耦合變壓器和移動(dòng)式中繼耦合器，其中，

所述松耦合變壓器的原邊發(fā)射線圈設(shè)置在地下，用于發(fā)射磁場(chǎng)能；所述松耦合變壓器的副邊接收線圈設(shè)置在所述受電裝置上，并與所述受電裝置電連接，且在所述副邊接收線圈到達(dá)所述原邊發(fā)射線圈位置處時(shí)，所述受電裝置發(fā)出充電指令；

所述移動(dòng)式中繼耦合器，用于根據(jù)所述充電指令移動(dòng)到所述原邊發(fā)射線圈位置處，將所述原邊發(fā)射線圈發(fā)射的磁場(chǎng)能傳遞至所述副邊接收線圈，所述副邊接收線圈將接收的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)換為電能輸出給所述受電裝置。

可選的，所述移動(dòng)式中繼耦合器具體包括：第一智能移動(dòng)裝置、初級(jí)傳輸線圈和次級(jí)傳輸線圈，其中，

所述初級(jí)傳輸線圈和所述次級(jí)傳輸線圈固定在所述第一智能移動(dòng)裝置上，

所述第一智能移動(dòng)裝置用于接收所述受電裝置發(fā)出的充電指令，并根據(jù)所述充電指令自動(dòng)尋跡到所述原邊發(fā)射線圈位置處；

所述初級(jí)傳輸線圈分別與所述原邊發(fā)射線圈、所述次級(jí)傳輸線圈耦合連接，用于接收所述原邊發(fā)射線圈發(fā)射的所述磁場(chǎng)能，并將所述磁場(chǎng)能發(fā)射給所述次級(jí)傳輸線圈；

所述次級(jí)傳輸線圈與所述副邊接收線圈耦合連接，用于將接收到的所述磁場(chǎng)能發(fā)射給所述副邊接收線圈。

可選的，所述移動(dòng)式中繼耦合器具體包括：第二智能移動(dòng)裝置、以及依次串聯(lián)形成環(huán)形的第一傳輸線圈、第二傳輸線圈、第一耦合電容和第二耦合電容，其中，

所述第一傳輸線圈、所述第二傳輸線圈、所述第一耦合電容和所述第二耦合電容固定在所述第二智能移動(dòng)裝置上，

所述第二智能移動(dòng)裝置用于接收所述受電裝置發(fā)出的充電指令，并根據(jù)所述充電指令自動(dòng)尋跡到所述原邊發(fā)射線圈位置處；

所述第一傳輸線圈與所述原邊發(fā)射線圈耦合連接，用于接收所述原邊發(fā)射線圈發(fā)射的所述磁場(chǎng)能，

所述第一耦合電容和所述第二耦合電容通過電場(chǎng)耦合將所述第一傳輸線圈發(fā)射的磁場(chǎng)能傳遞至所述第二傳輸線圈；

所述第二傳輸線圈與所述副邊接收線圈耦合連接，用于將接收的所述磁場(chǎng)能發(fā)射給所述副邊接收線圈。

可選的，所述移動(dòng)式中繼耦合器具體包括：第三智能移動(dòng)裝置和導(dǎo)磁體，其中，

所述導(dǎo)磁體固定在所述第三智能移動(dòng)裝置上，

所述第三智能移動(dòng)裝置，用于接收所述受電裝置發(fā)出的充電指令，并根據(jù)所述充電指令自動(dòng)尋跡到所述原邊發(fā)射線圈位置處；

所述導(dǎo)磁體，用于將所述原邊發(fā)射線圈發(fā)射的磁場(chǎng)能傳遞至所述副邊接收線圈。

可選的，所述導(dǎo)磁體為鐵氧體。

根據(jù)本實(shí)用新型提供的具體實(shí)施例，本實(shí)用新型公開了以下技術(shù)效果：

由于移動(dòng)式中繼耦合器位于電動(dòng)汽車底盤和地面之間，能夠大大縮短無線電能傳輸中松耦合變壓器的兩個(gè)耦合線圈之間的距離，提高線圈之間的耦合系數(shù)，從而提升了電能傳輸?shù)哪芰蛡鬏斝?。由于所述移?dòng)式中繼耦合器與電動(dòng)汽車分離設(shè)置，因此不會(huì)增加電動(dòng)汽車的整備質(zhì)量。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為傳統(tǒng)的用于電動(dòng)汽車的無線充電裝置的原理圖；

圖2為傳統(tǒng)的用于電動(dòng)汽車的無線充電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例1的智能充電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例1的磁場(chǎng)耦合式中繼耦合器的原理圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例1的磁場(chǎng)耦合式中繼耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例1的電磁場(chǎng)耦合式中繼耦合器的原理圖；

圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例1的電磁場(chǎng)耦合式中繼耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例1的導(dǎo)磁式中繼耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例1的導(dǎo)磁式中繼耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

本實(shí)用新型的目的是提供一種用于無線電能傳輸?shù)闹悄艹潆娧b置，能夠大大縮短無線電能傳輸中松耦合變壓器中的兩個(gè)耦合線圈之間的距離，提高線圈之間的耦合系數(shù)，從而提升了電能傳輸?shù)哪芰蛡鬏斝?。由于所述移?dòng)式中繼耦合器與電動(dòng)汽車分離設(shè)置，因此不會(huì)增加電動(dòng)汽車的整備質(zhì)量。

為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

實(shí)施例1：傳統(tǒng)的用于電動(dòng)汽車的無線充電裝置的原理圖如圖1所示，其具體的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。原邊發(fā)射線圈1設(shè)置在電動(dòng)汽車充電時(shí)對(duì)應(yīng)停車位的地下，所述原邊發(fā)射線圈1所在的位置為預(yù)設(shè)的充電位，電動(dòng)汽車上安裝有副邊線圈2。當(dāng)電動(dòng)汽車?？吭谕＼囄簧项A(yù)設(shè)的充電位置時(shí)，原邊發(fā)射線圈1和副邊接收線圈2組成松耦合變壓器，所述松耦合變壓器的磁耦合區(qū)為12。原邊發(fā)射線圈1發(fā)射的高頻磁場(chǎng)能通過電磁感應(yīng)或者電磁振動(dòng)的方式被副邊接收線圈2接收，進(jìn)而被副邊接收線圈12轉(zhuǎn)換為電能，從而實(shí)現(xiàn)電能的無線傳輸，達(dá)到為電動(dòng)汽車進(jìn)行無線充電的目的。

汽車的底盤高度決定了無線充電的非接觸式變壓器的原、副邊線圈之間的距離一般會(huì)在100mm-250mm。由于松耦合變壓器的兩個(gè)線圈之間的距離對(duì)松耦合變壓器的傳輸能力和傳輸效率都有較大的影響，傳輸距離越大，傳輸能力越弱，傳輸效率越低。然而，通過增大線圈的體積或增加繞制線圈所用的鐵氧體的數(shù)量來保證傳輸能力和效率的方式會(huì)導(dǎo)致整個(gè)松耦合變壓器的體積、重量增大。既增加了電動(dòng)汽車的整備質(zhì)量，不利于整車的輕量化，又增加了成本，不利于電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)的推廣和應(yīng)用。此外，由于松耦合變壓器原、副邊線圈的距離較大，現(xiàn)有的充電方式中磁場(chǎng)不可避免地存在少量泄露，且磁耦合區(qū)有金屬時(shí)，會(huì)因渦流生熱，存在隱患。

本實(shí)施例中，智能充電裝置用于給電動(dòng)汽車充電。智能充電裝置的原理圖如圖3所示。所述智能充電裝置包括：由原邊發(fā)射線圈1和副邊接收線圈2組成的松耦合變壓器，移動(dòng)式中繼耦合器3，其中，

所述松耦合變壓器的原邊發(fā)射線圈1設(shè)置在地下，并與原邊補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)4電連接，用于發(fā)射由供電電源的電能轉(zhuǎn)化的磁場(chǎng)能。將原邊發(fā)射線圈1設(shè)置在電動(dòng)汽車充電時(shí)對(duì)應(yīng)停車位的地下，所述原邊發(fā)射線圈1所在的位置為預(yù)設(shè)的充電位。所述松耦合變壓器的副邊接收線圈2安裝在電動(dòng)汽車上，并與電動(dòng)汽車上的動(dòng)力電池電連接。當(dāng)副邊接收線圈2到達(dá)原邊發(fā)射線圈1位置處，即到達(dá)預(yù)設(shè)的充電位時(shí)，所述受電裝置發(fā)出充電指令。

移動(dòng)式中繼耦合器3接收所述受電裝置發(fā)出的充電指令，并根據(jù)所述充電指令移動(dòng)到對(duì)應(yīng)的充電位，將所述原邊發(fā)射線圈1發(fā)射的磁場(chǎng)能傳遞至所述副邊接收線圈2，所述副邊接收線圈2將接收的磁場(chǎng)能通過副邊補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)5轉(zhuǎn)換為電能輸出給所述受電裝置。

可選地，如圖4和圖5所示，所述移動(dòng)式中繼耦合器3為磁場(chǎng)耦合式中繼耦合器30，所述磁場(chǎng)耦合式中繼耦合器30具體包括：第一智能移動(dòng)裝置301、初級(jí)傳輸線圈302和次級(jí)傳輸線圈303，其中，

所述初級(jí)傳輸線圈302和所述次級(jí)傳輸線圈303固定在所述第一智能移動(dòng)裝置上301，

所述第一智能移動(dòng)裝置301用于接收電動(dòng)汽車發(fā)出的充電指令，并根據(jù)所述充電指令自動(dòng)尋跡到所述原邊發(fā)射線圈1位置處，即自動(dòng)尋跡到對(duì)應(yīng)充電位；可選地，第一智能移動(dòng)裝置301為智能小車。

所述初級(jí)傳輸線圈302分別與所述原邊發(fā)射線圈1、所述次級(jí)傳輸線圈303耦合連接，用于接收所述原邊發(fā)射線圈1發(fā)射的所述磁場(chǎng)能，并將所述磁場(chǎng)能發(fā)射給所述次級(jí)傳輸線圈303；

所述次級(jí)傳輸線圈303與所述副邊接收線圈2耦合連接，用于將接收到的所述磁場(chǎng)能發(fā)射給所述副邊接收線圈2。

磁場(chǎng)耦合式中繼耦合器30的外部載體是一輛能夠自主尋跡的智能小車。在電動(dòng)汽車到達(dá)停車充電區(qū)之后，向磁場(chǎng)耦合式中繼耦合器30發(fā)出充電的指令。移動(dòng)式智能充電裝置接收到指令，通過自主尋跡到達(dá)充電區(qū)域。在充電過程中，磁場(chǎng)耦合式中繼耦合器30本身包含的兩個(gè)線圈，即初級(jí)傳輸線圈302和次級(jí)傳輸線圈303分別與電動(dòng)汽車原來的松耦合變壓器的原邊發(fā)射線圈1、副邊接收線圈2相耦合來傳遞能量，而磁場(chǎng)耦合式中繼耦合器30本身包含的初級(jí)傳輸線圈302和次級(jí)傳輸線圈303也通過磁場(chǎng)耦合來傳遞能量。

上述智能充電裝置一方面可以解決電動(dòng)汽車無線充電時(shí)原、副邊線圈之間距離較大導(dǎo)致的車輛增重、磁場(chǎng)泄露和金屬異物渦流生熱的問題，另一方面由于移動(dòng)式中繼耦合器的外部載體是一輛能夠自主尋跡的智能小車，可以實(shí)現(xiàn)自行移動(dòng)智能充電，提升充電的用戶體驗(yàn)。

可選地，如圖6和圖7所示，所述移動(dòng)式中繼耦合器3為電磁場(chǎng)耦合式中繼耦合器31，所述電磁場(chǎng)耦合式中繼耦合器31具體包括：第二智能移動(dòng)裝置311、以及依次串聯(lián)形成環(huán)形的第一傳輸線圈312、第二傳輸線圈313、第一耦合電容314和第二耦合電容315，其中，

所述第一傳輸線圈312、所述第二傳輸線圈313、所述第一耦合電容314和所述第二耦合電容315固定在所述第二智能移動(dòng)裝置311上，

電動(dòng)汽車到達(dá)停車充電位之后，所述第二智能移動(dòng)裝置311接收所充電汽車發(fā)出的充電指令，并根據(jù)所述充電指令自動(dòng)尋跡到對(duì)應(yīng)的充電位；

所述第一傳輸線圈312與所述原邊發(fā)射線圈1耦合連接，接收所述原邊發(fā)射線圈1發(fā)射的所述磁場(chǎng)能，

所述第一耦合電容314和所述第二耦合電容315通過電場(chǎng)耦合將所述第一傳輸線圈312發(fā)射的磁場(chǎng)能傳遞至所述第二傳輸線圈313；

所述第二傳輸線圈313與所述副邊接收線圈2耦合連接，用于將接收的所述磁場(chǎng)能發(fā)射給所述副邊接收線圈2。

電磁場(chǎng)耦合式中繼耦合器31本身包含用于磁場(chǎng)耦合的線圈以及用于電場(chǎng)耦合的電容，線圈分別與電動(dòng)汽車原來的松耦合變壓器的原邊發(fā)射線圈和副邊接收線圈相耦合來傳遞能量，電容則通過電場(chǎng)耦合來傳遞能量。

傳統(tǒng)的用于無線電能傳輸?shù)乃神詈献儔浩鳎湓儼l(fā)射線圈和副邊接收線圈之間的距離較大，磁場(chǎng)不可避免地存在少量泄露，且磁耦合區(qū)有金屬時(shí)，會(huì)因渦流生熱，存在隱患。本實(shí)用新型提供的智能充電裝置，通過減小線圈之間的距離來解決該問題。

上述智能充電裝置可以大大減小松耦合變壓器的線圈的體積和鐵氧體的數(shù)量，既不會(huì)增加車重，又不會(huì)影響整車的輕量化，可實(shí)現(xiàn)無線充電裝置的輕量化以及整車的輕量化。同時(shí)，上述智能充電裝置能更大程度地將磁場(chǎng)限制在裝置內(nèi)部，中間金屬異物也可以在對(duì)位過程中清除，減小了漏磁和金屬異物渦流生熱的影響，解決了磁場(chǎng)泄露及磁耦合區(qū)存在金屬導(dǎo)致渦流生熱的問題。此外，上述智能充電裝置還可以提升電動(dòng)汽車無線充電的智能化程度，可以與自動(dòng)泊車或自動(dòng)駕駛等技術(shù)相結(jié)合，提升用戶體驗(yàn)，便于電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

可選地，如圖8和圖9所示，所述移動(dòng)式中繼耦合器3為導(dǎo)磁式中繼耦合器32，所述磁路式中繼耦合器32包括：第三智能移動(dòng)裝置321和導(dǎo)磁體322，所述第三智能移動(dòng)裝置321用于接收電動(dòng)汽車發(fā)出的充電指令，并根據(jù)所述充電指令自動(dòng)尋跡到對(duì)應(yīng)的充電位；所述導(dǎo)磁體322固定在所述第三智能移動(dòng)裝置321上，用于為所述松耦合變壓器引導(dǎo)磁路，所述原邊發(fā)射線圈1通過導(dǎo)磁體322將磁場(chǎng)能傳遞至所述副邊接收線圈2，可選地，所述導(dǎo)磁體322為鐵氧體材料。

移動(dòng)式中繼耦合器的外部載體是一輛能夠自主尋跡的智能小車。在電動(dòng)汽車到達(dá)停車充電區(qū)之后，向移動(dòng)式中繼耦合器發(fā)出充電的指令。移動(dòng)式中繼耦合器接收到指令，通過自主尋跡到達(dá)充電區(qū)域。在充電過程中，智能充電裝置的本質(zhì)上相當(dāng)于一個(gè)分離式變壓器，原邊發(fā)射線圈和用于繞原邊發(fā)射線圈的鐵氧體位于對(duì)應(yīng)充電位的地下，副邊接收線圈和用于繞副邊接收線圈的鐵氧體設(shè)置在電動(dòng)汽車上，移動(dòng)式中繼耦合器中間分布的是導(dǎo)磁材料，如鐵氧體等，用于導(dǎo)磁。

由于移動(dòng)式中繼耦合器中間分布的是鐵氧體，通過移動(dòng)式中繼耦合器中的鐵氧體可以大大減小分離式變壓器的氣隙，從而可以減小分離式變壓器的體積、重量，提升了電能傳輸?shù)哪芰蛡鬏斝?，?shí)現(xiàn)無線充電裝置的輕量化以及整車的輕量化。

本實(shí)用新型提供的智能充電裝置是通過減小氣隙來減小裝置尺寸，減輕裝置重量，并提升電能傳輸?shù)哪芰εc效率，其中減小氣隙的方式有三種：磁場(chǎng)耦合、電磁場(chǎng)混合及充當(dāng)分離變壓器的鐵氧體。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。